Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

International journal of endocrinology Том 17, №8, 2021

Back to issue

Prospects for the use of laser Doppler flowmetry to assess cutaneous blood microcirculation in diabetes mellitus

Authors: Шаєнко З.О., Лігоненко О.В.
Полтавський державний медичний університет, м. Полтава, Україна

Categories: Endocrinology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В статті розглянуті наукові та клінічні аспекти лазерної допплерівської флоуметрії (ЛДФ) у діагностиці стану мікроциркуляторного русла при цукровому діабеті (ЦД). ЛДФ — неінвазивний кількісний метод оцінки мікроциркуляції. Його можливості включають аналіз мікроциркуляторних ритмів і функціональне тестування з різними видами провокаційних проб, що забезпечує дослідження стану регуляторних механізмів мікроциркуляції. Труднощі вивчення мікроциркуляції зумовлені дуже малими розмірами мікросудин. Профілактика та лікування різних порушень мікроциркуляції є однією з найважливіших проблем медичної практики. Результати деяких досліджень свідчать про те, що порушення мікроциркуляції не тільки є патогенетичною ланкою в розвитку ускладнень, а й спостерігаються в пацієнтів із ранніми порушеннями вуглеводного обміну і можуть передувати маніфестації ЦД. Використання ЛДФ у наукових дослідженнях дозволить виявити характерні для ЦД зміни функціонування мікроциркуляторного русла. Можливість проведення неінвазивної кількісної оцінки стану мікроциркуляторного кровотоку в реальному часі та відносна простота використання пояснюють високу популярність ЛДФ у наукових дослідженнях та роблять цей метод перспективним для застосування в клінічній практиці. Даний метод може мати важливе діагностичне значення для дослідження стану різних рівнів регуляції мікроциркуляторного русла та динамічного спостереження й контролю ефективності лікування, що призначається. Комплексне застосування ЛДФ щодо виявлення ризику розвитку синдрому діабетичної стопи дозволить персоніфікувати терапію цукрового діабету. Даний метод є найбільш перспективним при вивченні мікроциркуляції в рамках ранньої діагностики ЦД та його ускладнень, уточненні ризику розвитку ускладнень, моніторингу ефективності лікування. Розробка оптимальних методик оцінки мікроциркуляції є передумовою подальших досліджень.

The аrticle considers the scientific and clinical aspects of laser Doppler flowmetry (LDF) in the diagnosis of the state of the microcirculatory bed in diabetes mellitus. LDF is a non-invasive quantitative method of microcirculation assessment; its capabilities include the analysis of microcirculatory rhythms and functional testing with different types of provocation tests, which provides a study of the state of regulatory mechanisms of microcirculation. The difficulties with studying the microcirculation are caused by the very small size of microvessels. The prevention and treatment of various microcirculatory disorders is one of the most important problems in medical practice. The findings of some studies suggest that microcirculatory disorders are not only a pathogenetic link in the development of complications, but are also observed in patients with early disorders of carbohydrate metabolism and may precede the manifestation of diabetes mellitus. The use of LDF in scientific researches will make it possible to reveal changes in microcirculatory bed functioning that are characteristic of diabetes mellitus. The possibility of non-invasive quantitative assessment of the state of microcirculatory blood flow in real time and the relative ease of use explains the high popularity of LDF in scientific researches and makes this method promising for use in clinical practice. This method can be of important diagnostic value for the study of the state of different levels of regulation of the microcirculatory tract and dynamic monitoring of the effectiveness of the prescribed treatment. Combined use of LDF to identify the risk of developing diabetic foot syndrome will allow to personify the treatment of diabetes. Among the most promising points of application should be noted the study of microcirculation in the early diagnosis of diabetes and its complications, clarifying the risk of complications, monitoring the effectiveness of treatment. The development of optimal evaluation methods of microcirculation is a prospect for further research.


Keywords

мікроциркуляція; лазерна допплерівська флоуметрія; цукровий діабет

microcirculation; laser Doppler flowmetry; diabetes mellitus


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

  1. Khan M.A.B., Hashim M.J., King J.K., Govender R.D., Mustafa H., Al Kaabi J. Epidemiology of Type 2 Diabetes — Global Burden of Disease and Forecasted Trends. J. Epidemiol. Glob. Health. 2020 Mar. 10(1). 107-111. doi: 10.2991/jegh.k.191028.001. PMID: 32175717; PMCID: PMC7310804.
  2. Zheng Y., Ley S.H., Hu F.B. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat. Rev. Endocrinol. 2018 Feb. 14(2). 88-98. doi: 10.1038/nrendo.2017.151. 
  3. Lin X., Xu Y., Pan X., Xu J., Ding Y., Sun X., Song X., Ren Y., Shan P.F. Global, regional, and national burden and trend of diabetes in 195 countries and territories: an analysis from 1990 to 2025. Sci. Rep. 2020, Sep 8. 10(1). 14790. doi: 10.1038/s41598-020-71908-9. 
  4. Saeedi P., Petersohn I., Salpea P., Malanda B., Karuranga S., Unwin N., Colagiuri S. et al. IDF Diabetes Atlas Committee. Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045: Results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th ed. Diabetes Res. Clin. Pract. 2019 Nov. 157. 107843. doi: 10.1016/j.diabres.2019.107843. 
  5. Khan A., Junaid N. Prevalence of diabetic foot syndrome amongst population with type 2 diabetes in Pakistan in primary care settings. J. Pak. Med. Assoc. 2017 Dec. 67(12). 1818-1824. PMID: 29256523.
  6. Zhang P., Lu J., Jing Y., Tang S., Zhu D., Bi Y. Global epidemiology of diabetic foot ulceration: a systematic review and meta-analysis. Ann. Med. 2017 Mar. 49(2). 106-116. doi: 10.1080/07853890.2016.1231932. Epub 2016, Nov 3. PMID: 27585063.
  7. Paisey R.B., Abbott A., Levenson R., Harrington A., Browne D., Moore J., Bamford M., Roe M. South-West Cardiovascular Strategic Clinical Network peer diabetic foot service review team. Diabetes-related major lower limb amputation incidence is strongly related to diabetic foot service provision and improves with enhancement of services: peer review of the South-West of England. Diabet. Med. 2018 Jan. 35(1). 53-62. doi: 10.1111/dme.13512. 
  8. Thomas E. Preventing amputation in adults with diabetes: identifying the risks. Nurs. Stand. 2015, Jun 3. 29(40). 49-58. doi: 10.7748/ns.29.40.49.e9708. PMID: 26036406.
  9. Strain W.D., Paldánius P.M. Diabetes, cardiovascular disease and the microcirculation. Cardiovasc. Diabetol. 2018, Apr 18. 17(1). 57. doi: 10.1186/s12933-018-0703-2. 
  10. Herdade A.S., Silva I.M., Calado Â., Saldanha C., Nguyen N.H., Hou I., Castanho M., Roy S. Effects of Diabetes on Microcirculation and Leukostasis in Retinal and Non-Ocular Tissues: Implications for Diabetic Retinopathy. Biomolecules. 2020, Nov 21. 10(11). 1583. doi: 10.3390/biom10111583. 
  11. Sun P.C., Kuo C.D., Chi L.Y., Lin H.D., Wei S.H., Chen C.S. Microcirculatory vasomotor changes are associated with severity of peripheral neuropathy in patients with type 2 diabetes. Diab. Vasc. Dis. Res. 2013 May. 10(3). 270-6. doi: 10.1177/1479164112465443.
  12. Tomešová J., Gruberova J., Lacigova S., Cechurova D., Jankovec Z., Rusavy Z. Differences in skin microcirculation on the upper and lower extremities in patients with diabetes mellitus: relationship of diabetic neuropathy and skin microcirculation. Diabetes Technol. Ther. 2013 Nov. 15(11). 968-75. doi: 10.1089/dia.2013.0083. 
  13. Herdade A.S., Silva I.M., Calado Â., Saldanha C., Nguyen N.H., Hou I., Castanho M., Roy S. Effects of Diabetes on Microcirculation and Leukostasis in Retinal and Non-Ocular Tissues: Implications for Diabetic Retinopathy. Biomolecules. 2020, Nov 21. 10(11). 1583. doi: 10.3390/biom10111583. 
  14. Cankurtaran V., Inanc M., Tekin K., Turgut F. Retinal Microcirculation in Predicting Diabetic Nephropathy in Type 2 Diabetic Patients without Retinopathy. Ophthalmologica. 2020. 243(4). 271-279. doi: 10.1159/000504943. 
  15. Santesson P., Lins P.E., Kalani M., Adamson U., Lelic I., von Wendt G., Fagrell B., Jörneskog G. Skin microvascular function in patients with type 1 diabetes: An observational study from the onset of diabetes. Diab. Vasc. Dis. Res. 2017 May. 14(3). 191-199. doi: 10.1177/1479164117694463. 
  16. Neubauer-Geryk J., Kozera G.M., Wolnik B., Szczyrba S., Nyka W.M., Bieniaszewski L. Decreased reactivity of skin microcirculation in response to L-arginine in later-onset type 1 diabetes. Diabetes Care. 2013 Apr. 36(4). 950-6. doi: 10.2337/dc12-0320. 
  17. Sander S.V. Comparative characteristics of laser photoplethysmography and laser doppler flowmetry for testing of foot blood supply. Clinical Anatomy and Operative Surgery. 2017. 16(2). 94-97. doi: 10.24061/1727-0847.16.1.2017.53. (in Ukrainian).
  18. Zegarra-Parodi R., Snider E.J., Park P.Y., Degenhardt B.F. Laser Doppler flowmetry in manual medicine research. J. Am. Osteopath. Assoc. 2014 Dec. 114(12). 908-17. doi: 10.7556/jaoa.2014.178. PMID: 25429081.
  19. Rajan V., Varghese B., van Leeuwen T.G., Steenbergen W. Review of methodological developments in laser Doppler flowmetry. Lasers Med Sci. 2009 Mar. 24(2). 269-83. doi: 10.1007/s10103-007-0524-0. 
  20. Guven G., Hilty M.P., Ince C. Microcirculation: Physiology, Pathophysiology, and Clinical Application. Blood Purif. 2020. 49(1–2). 143-150. doi: 10.1159/000503775. 
  21. Jacob M., Chappell D., Becker B.F. Regulation of blood flow and volume exchange across the microcirculation. Crit. Care. 2016, Oct 21. 20(1). 319. doi: 10.1186/s13054-016-1485-0. 
  22. Vaghefi E., Donaldson P.J. The lens internal microcirculation system delivers solutes to the lens core faster than would be predicted by passive diffusion. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2018, Nov 1. 315(5). 994-1002. doi: 10.1152/ajpregu.00180.2018. 
  23. Kulikov D., Glazkov A., Dreval A., Kovaleva Y., Rogatkin D., Kulikov A., Molochkov A. Approaches to improve the predictive value of laser Doppler flowmetry in detection of microcirculation disorders in diabetes mellitus. Clin. Hemorheol. Microcirc. 2018. 70(2). 173-179. doi: 10.3233/CH-170294. PMID: 29710677.
  24. Riva C., Ross B., Benedek G.B. Laser Doppler measurements of blood flow in capillary tubes and retinal arteries. Invest. Ophthalmol. 1972 Nov. 11(11). 936-44. PMID: 4634958.
  25. Damber J.E., Lindahl O., Selstam G., Tenland T. Testicular blood flow measured with a laser Doppler flowmeter: acute effects of catecholamines. Acta Physiol. Scand. 1982 Jun. 115(2). 209-15. doi: 10.1111/j.1748-1716.1982.tb07067.x. PMID: 6958177.
  26. Omarjee L., Larralde A., Jaquinandi V., Stivalet O., Mahe G. Performance of noninvasive laser Doppler flowmetry and laser speckle contrast imaging methods in diagnosis of Buerger disease: A case report. Medicine (Baltimore). 2018 Oct. 97(43). e12979. doi: 10.1097/MD.0000000000012979. 
  27. Haj-Hosseini N., Richter J.C.O., Milos P., Hallbeck M., Wårdell K. 5-ALA fluorescence and laser Doppler flowmetry for guidance in a stereotactic brain tumor biopsy. Biomed. Opt. Express. 2018, Apr 20. 9(5). 2284-2296. doi: 10.1364/BOE.9.002284. 
  28. Neubauer-Geryk J., Hoffmann M., Wielicka M., Piec K., Kozera G., Brzeziński M., Bieniaszewski L. Current methods for the assessment of skin microcirculation: Part 1. Postepy Dermatol. Alergol. 2019 Jun. 36(3). 247-254. doi: 10.5114/ada.2019.83656. 
  29. Vasiliev A.P., Streltsova N.N. Laser doppler flowmetry in assessment of specifics of skin microhemocirculation in hypertensive patients and in its comorbidity with 2 type diabetes mellitus. Russian Journal of Cardiology. 2015. 12. 20-26. (In Russian) https://doi.org/10.15829/1560-4071-2015-12-20-26.
  30. Lal C., Unni S.N. Correlation analysis of laser Doppler flowmetry signals: a potential non-invasive tool to assess microcirculatory changes in diabetes mellitus. Med. Biol. Eng. Comput. 2015 Jun. 53(6). 557-66. doi: 10.1007/s11517-015-1266-y. 
  31. Fernyhough P., McGavock J. Mechanisms of disease: Mitochondrial dysfunction in sensory neuropathy and other complications in diabetes. Handb. Clin. Neurol. 2014. 126. 353-77. doi: 10.1016/B978-0-444-53480-4.00027-8. PMID: 25410234.
  32. Makmatov-Rys M., Raznitsyna I., Chursinova Y., Mosalskaya D., Rogatkin D., Zulkarnaev A., Molochkov A., Kulikov D. Perspectives on using laser fluorescence spectroscopy in chronological skin ageing assessment. Acta Dermatovenerol. Alp. Pannonica Adriat. 2020 Jun. 29(2). 77-79. PMID: 32566955.
  33. Viktoriya A., Irina R., Anastasiia G., Alexey G., Mikhail M.R., Eleonora B., Yuliya C. et al. Laser fluorescence spectroscopy in predicting the formation of a keloid scar: preliminary results and the role of lipopigments. Biomed. Opt. Express. 2020, Mar 2. 11(4). 1742-1751. doi: 10.1364/BOE.386029. PMID: 32341844; PMCID: PMC7173908.
  34. Nijenhuis-Rosien L., Kleefstra N., van Dijk P.R., Wolfhagen M.J.H.M., Groenier K.H., Bilo H.J.G., Landman G.W.D. Laser therapy for onychomycosis in patients with diabetes at risk for foot ulcers: a randomized, quadruple-blind, sham-controlled trial (LASER-1). J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. 2019 Nov. 33(11). 2143-2150. doi: 10.1111/jdv.15601. 
  35. Huang J., Chen J., Xiong S., Huang J., Liu Z. The effect of low-level laser therapy on diabetic foot ulcers: A meta-analysis of randomised controlled trials. Int. Wound J. 2021 Dec. 18(6). 763-776. doi: 10.1111/iwj.13577. 

Back to issue